KR101318494B1 - 마이크로 광섬유 기반 광신호 분할기 및 그를 구비한 광간섭성 단층 촬영 시스템 - Google Patents

마이크로 광섬유 기반 광신호 분할기 및 그를 구비한 광간섭성 단층 촬영 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 마이크로 광섬유 기반 광신호 분할기는, 광간섭성 단층 촬영 시스템에 구비되는 마이크로 광섬유 기반 광신호 분할기로서, 2개의 단일모드 광섬유;를 포함하며, 2개의 단일모드 광섬유를 꼬은 부분을 광섬유 접합 영역으로 형성하며, 광섬유 접합 영역을 열을 가하면서 인장함으로써 광섬유 접합 영역의 직경이 설정된 직경보다 작아지도록 하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 마이크로 단위를 갖는 단일모드 광섬유를 꼬아서 광신호 분할기를 제조함으로써 낮은 삽입손실을 가지며 또한 넓은 파장의 동작 범위를 가질 수 있어 다양한 중심 파장과 대역폭을 갖는 광원을 적용할 수 있으며, 이에 따라 고해상도를 구현할 수 있다.

Description

마이크로 광섬유 기반 광신호 분할기 및 그를 구비한 광간섭성 단층 촬영 시스템{Micro optical fiber based optical splitter and optical coherence tomography system having the same}
마이크로 광섬유 기반 광신호 분할기 및 그를 구비한 광간섭성 단층 촬영 시스템이 개시된다. 보다 상세하게는, 마이크로 단위를 갖는 단일모드 광섬유를 꼬아서 광신호 분할기를 제조함으로써 낮은 삽입손실을 가지며 또한 넓은 파장의 동작 범위를 가질 수 있어 다양한 중심 파장과 대역폭을 갖는 광원을 적용할 수 있으며, 이에 따라 고해상도를 구현할 수 있는 마이크로 광섬유 기반 광신호 분할기 및 그를 구비한 광간섭성 단층 촬영 시스템이 개시된다.
최근 들어, 생물학 분야뿐만 아니라 눈, 피부 그리고 내장 기관 등의 질병까지도 실시간으로 손상 없이 관측할 수 있는 광간섭성 단층 촬영 장치가 상용화되고 있다.
이러한 광간섭성 단층 촬영 장치를 구현하기 위해서, 일반적으로 마이켈슨 간섭계가 이용되고 있다. 마이켈슨 간섭계는 빔 분리기를 이용하는 방법과 광섬유 기반의 광신호 분할기를 이용하는 방법 등을 이용해서 구현될 수 있다.
여기서, 빔 분리기를 이용하는 방법을 적용하는 경우 높은 광손실이 발생되고 정렬하는 데 번거로움이 있어 근래 들어서는 광신호 분할기가 주로 채택되어 사용되고 있는 실정이다.
그런데, 종래의 일반적인 광간섭성 단층 촬영 장치에 있어서는, 제한된 동작 범위를 갖는 광신호 분할기를 사용하기 때문에 넓은 대역폭의 광원을 사용하지 못하며, 이에 따라서 해상도에 제한을 받을 수 있다. 아울러 광신호 분할기의 중심 파장이 고정되기 때문에 관측 대상에 따라 적합한 광원으로 교체하는 경우 광신호 분할기 역시 교체해야 하는 번거로움이 발생될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 목적은, 마이크로 단위를 갖는 단일모드 광섬유를 꼬아서 광신호 분할기를 제조함으로써 낮은 삽입손실을 가지며 또한 넓은 파장의 동작 범위를 가질 수 있어 다양한 중심 파장과 대역폭을 갖는 광원을 적용할 수 있으며, 이에 따라 고해상도를 구현할 수 있는 마이크로 광섬유 기반 광신호 분할기 및 그를 구비한 광간섭성 단층 촬영 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 목적은, 파장이 변화되더라도 거의 일정한 분할효율특성을 갖기 때문에 광신호 분할기의 제약을 받지 않으며, 이에 따라 광원에 따른 광신호 분할기의 교체가 요구되지 않음으로써 종래의 번거로움을 해소할 수 있는 마이크로 광섬유 기반 광신호 분할기 및 그를 구비한 광간섭성 단층 촬영 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 목적은, 생물학, 의학 분야뿐만 아니라 광센서 및 광통신 분야에서도 널리 사용될 수 있는 마이크로 광섬유 기반 광신호 분할기 및 그를 구비한 광간섭성 단층 촬영 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 마이크로 광섬유 기반 광신호 분할기는, 광간섭성 단층 촬영 시스템에 구비되는 마이크로 광섬유 기반 광신호 분할기로서, 2개의 단일모드 광섬유;를 포함하며, 상기 2개의 단일모드 광섬유를 꼬은 부분을 광섬유 접합 영역으로 형성하며, 상기 광섬유 접합 영역을 열을 가하면서 인장함으로써 상기 광섬유 접합 영역의 직경이 설정된 직경보다 작아지도록 하는 것을 특징으로 하며, 이러한 구성에 의해서, 마이크로 단위를 갖는 단일모드 광섬유를 꼬아서 광신호 분할기를 제조함으로써 낮은 삽입손실을 가지며 또한 넓은 파장의 동작 범위를 가질 수 있어 다양한 중심 파장과 대역폭을 갖는 광원을 적용할 수 있으며, 이에 따라 고해상도를 구현할 수 있다.
일측에 의하면, 상기 마이크로 광섬유 기반 광신호 분할기는, 상기 광섬유 접합 영역을 둘러 싸도록 마련되는 슬리브; 및 상기 슬리브 내에 주입되어 상기 슬리브에 대한 상기 광섬유 접합 영역의 위치를 고정하는 고정부;를 더 포함할 수 있다.
일측에 의하면, 상기 고정부는 자외선 조사 시 응고되는 UV 접착제일 수 있다.
일측에 의하면, 상기 광섬유 접합 영역은 3마이크로미터 이하의 직경을 가질 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 광간섭성 단층 촬영 시스템은, 2개의 단일모드 광섬유의 일부분끼리 상호 꼬아짐으로써 광섬유 접합 영역을 형성하는 마이크로 광섬유 기반 광신호 분할기; 상기 2개의 단일모드 광섬유 중 제1 광섬유의 일단부에 결합되어 상기 제1 광섬유로 광을 제공하는 광원; 상기 제1 광섬유의 타단부 또는 상기 2개의 단일모드 광섬유 중 제2 광섬유의 양단부 중 적어도 어느 하나의 부분에 마련되는 콜리메이팅 렌즈; 및 상기 제2 광섬유의 일단부에 배치되어, 상기 제1 광섬유의 타단부 또는 상기 제2 광섬유의 타단부에 배치되는 측정 대상의 단층 이미지를 획득하는 이미지 발생부;를 포함할 수 있으며, 이러한 구성에 의해서, 마이크로 단위를 갖는 단일모드 광섬유를 꼬아서 광신호 분할기를 제조함으로써 낮은 삽입손실을 가지며 또한 넓은 파장의 동작 범위를 가질 수 있어 다양한 중심 파장과 대역폭을 갖는 광원을 적용할 수 있으며, 이에 따라 고해상도를 구현할 수 있다.
일측에 의하면, 상기 광섬유 접합 영역을 기준으로, 상기 광원이 결합되는 상기 제1 광섬유의 일단부는 제1 광경로를 형성하고 타단부는 제3 광경로를 형성하며, 상기 이미지 발생부와 연동되는 상기 제2 광섬유의 일단부는 제2 광경로를 형성하고 타단부는 제4 광경로를 형성할 수 있다.
일측에 의하면, 상기 제1 광섬유의 타단부에는 제1 콜리메이팅 렌즈 및 상기 제1 콜리메이팅 렌즈를 통과한 광을 다시 상기 제1 콜리메이팅으로 반사하는 레퍼런스 렌즈가 구비되고, 상기 제2 광섬유의 타단부에는 제2 콜리메이팅 렌즈 및 상기 제2 콜리메이팅 렌즈와 이격 배치되는 측정 대상이 마련되며, 상기 광원으로부터 제공된 광이 상기 제1 광경로를 거쳐 상기 광섬유 접합 영역을 통과한 후 일부는 상기 제3 광경로를 통해 상기 제1 콜리메이팅 렌즈를 지나 상기 레퍼런스 렌즈에 반사되어 다시 상기 제3 광경로로 유입되고, 나머지 일부는 상기 제4 광경로를 통해 상기 제2 콜리메이팅 렌즈를 지나 상기 측정 대상에 반사되어 다시 상기 제4 광경로로 유입되며, 상기 제3 광경로 및 상기 제4 광경로의 유입된 광은 다시 상기 광섬유 접합 영역을 거쳐 상기 제2 광경로를 통과함으로써 상기 이미지 발생부로 제공될 수 있다.
일측에 의하면, 상기 제2 콜리메이팅 렌즈와 상기 측정 대상의 사이에는 상기 광을 굴절시키는 갈바노미터 미러 및 집속 렌즈가 배치될 수 있다.
일측에 의하면, 상기 이미지 발생부는, 상기 제2 광섬유의 선단부에 배치되는 제3 콜리메이팅 렌즈를 통해 파장별로 분산되어 이송되는 광을 촬영하는 촬영부재; 상기 촬영부재로부터 획득된 비디오 신호를 디지털 신호로 변환하는 신호 변환부재; 및 상기 디지털 신호를 신호처리에 의해서 이미지로 변환하는 신호 처리부재;를 포함하며, 상기 신호 처리부재에 의해 처리된 정보를 토대로 상기 갈바노미터 미러의 각도를 조절함으로써 상기 측정 대상의 스캐닝을 수행할 수 있다.
일측에 의하면, 상기 광원은 초연속 소스(supercontinuum source)이거나 초발광 다이오드(superluminescent diode)일 수 있다.
일측에 의하면, 상기 마이크로 광섬유 기반 광신호 분할기를 이용하여 안과의료, 내시경 기술, 도플러 혈압 및 혈류 속도 측정 기술, 비파괴 검사를 실행할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 마이크로 단위를 갖는 단일모드 광섬유를 꼬아서 광신호 분할기를 제조함으로써 낮은 삽입손실을 가지며 또한 넓은 파장의 동작 범위를 가질 수 있어 다양한 중심 파장과 대역폭을 갖는 광원을 적용할 수 있으며, 이에 따라 고해상도를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 파장이 변화되더라도 거의 일정한 분할효율특성을 갖기 때문에 광신호 분할기의 제약을 받지 않으며, 이에 따라 광원에 따른 광신호 분할기의 교체가 요구되지 않음으로써 종래의 번거로움을 해소할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 생물학, 의학 분야뿐만 아니라 광센서 및 광통신 분야에서도 널리 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 광섬유 기반 광신호 분할기의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 광신호 분할기에 슬리브 및 고정부가 결합된 상태를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1의 광신호 분할기에 슬리브 및 고정부가 결합된 상태를 투영 도면이다.
도 4는 도 1의 광신호 분할기의 투과 스펙트럼을 표현한 도면이다.
도 5는 도 1의 광신호 분할기가 구비되는 광간섭성 단층 촬영 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 도 5의 광간섭성 단층 촬영 장치의 해상도를 표현한 도면이다.
도 7a는 초발광 다이오드를 이용하여 슬라이드 글라스를 촬영한 광간섭성 단층 이미지이고, 도 7b는 초연속 소스를 이용하여 슬라이드 글라스를 촬영한 광간섭성 단층 이미지이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 적용에 관하여 상세히 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 본 발명에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 광섬유 기반 광신호 분할기의 개략적인 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 광신호 분할기에 슬리브 및 고정부가 결합된 상태를 도시한 단면도이며, 도 3은 도 1의 광신호 분할기에 슬리브 및 고정부가 결합된 상태를 투영 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 광섬유 기반 광신호 분할기(100)는, 상호 꼬아짐으로써 꼬아진 부분이 광섬유 접합 영역(113)을 형성하는 2개의 단일모드 광섬유(110a, 110b)를 포함한다.
이와 같이, 2개의 단일모드 광섬유(110a, 110b)로 구성되는 광신호 분할기(110)는 열 및 인장력 제공 장치에 의해 열 및 인장력을 받음으로써 인장되는데, 특히 광섬유 접합 영역(113)이 미리 설정된 직경보다 작아지도록 인장됨으로써 제작될 수 있다. 여기서, 광섬유 접합 영역(113)의 직경이 3마이크로미터 이하가 될 때가지 열 및 인장력이 제공될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
그러면 도 1에 도시된 바와 같이, 2개의 단일모드 광섬유(110a, 110b)가 상호 꼬아진 광섬유 접합 영역(113)을 기준으로 단일모드 광섬유(110a, 110b)들 중 제1 광섬유(110a)의 일단부에는 제1 광경로(111)가 형성되고 제2 광섬유(110b)의 일단부는 제2 광경로(112)로 마련되며, 제1 광섬유(110a)의 타단부에는 제3 광경로(114)로 형성되고 제2 광섬유(110b)의 타단부는 제4 광경로(115)로 마련될 수 있다.
이에 따라, 광원을 통해 제1 광섬유(110a)의 제1 광경로(111)로 제공되는 광은 광섬유 접합 영역(113)을 통과하면서 광원의 모드 필드(modal field)가 광섬유(110a, 110b)의 경계면을 넘어가기 때문에 인접한 다른 광섬유 즉 제2 광섬유(110b)로 광이 분할될 수 있다. 즉, 제1 광경로(111)를 지난 광이 광섬유 접합 영역(113)을 거치면서 제3 광경로(114) 및 제4 광경로(115)로 분할될 수 있는 것이다.
다만, 전술한 것처럼, 광섬유 접합 영역(113)의 경우 직경이 예를 들면 3마이크로미터 이하의 값을 가지기 때문에 외부의 충격에 약하다. 이를 위해, 본 실시예에서는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 광섬유 접합 영역(113)에 슬리브(120)가 둘러싸는 구조를 가지며, 아울러 슬리브(120) 내에 고정부(130)가 주입되어 슬리브(120)에 대한 광섬유 접합 영역(113)의 위치를 고정시킬 수 있다.
여기서 고정부(130)는 UV 접착제로서 슬리브(120) 내에 주입되며, 자외선 조사 시 응고됨으로써 슬리브(120)에 대한 광섬유 접합 영역(113)의 위치를 고정시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 2개의 단일모드 광섬유(110a, 110b)를 상호 꼬은 후 열 및 인장력을 가함으로써 광섬유 접합 영역(113)의 직경을 마이크로 단위 예를 들면 3마이크로미터 이하의 직경으로 구현할 수 있으며, 이러한 구성을 통해 낮은 삽입손실을 가지며 또한 넓은 파장의 동작 범위를 가질 수 있어 다양한 중심 파장과 대역폭을 갖는 광원을 적용할 수 있으며, 이에 따라 고해상도를 구현할 수 있는 장점이 있다. 이에 대해서는 본 실시예의 광신호 분할기(110)가 구비되는 광간섭성 단층 촬영 시스템(100) 설명 시 추가적으로 설명하기로 한다.
한편, 이하에서는 도 4를 참조하여 본 발명의 광신호 분할기(110)의 투과 스펙트럼에 대해 설명하기로 한다.
도 4를 참조하면, 본 실시예의 광신호 분할기(110)는 700나노미터에서 1600나노미터에 이르기까지 넓은 분할 특성을 가짐을 알 수 있으며, 0.5dB 정도의 매우 낮은 삽입손실을 가짐을 알 수 있다. 특히, 1200나노미터 이하의 파장 대역에서 손실이 발생하였는데 이는 일반적으로 단일모드 광섬유는 이 파장 대역에서 고차모드들이 전송될 수 있기 때문이다.
그런데 이러한 고차모드들이 마이크로 단위의 광섬유를 지나면서 제거되고 기본모드만 전송되기 때문에 손실이 발생한 것이다. 하지만, 이러한 고차모드 제거는 왜곡된 신호를 제거할 수 있기 때문에 이점이 될 수 있으며, 이러한 점을 이용하여 광통신, 광섬유 분야 등에 본 실시예의 광신호 분할기(110)를 적용할 수 있다.
또한, 도 4를 보면, 대략적으로 1390나노미터에서 손실이 발생되는데 이는 광섬유를 인장하는 과정에서 수소와 산소가 광섬유 내로 흡수되어 발생된 손실이다. 그러나 제3 광경로(114)와 제4 광경로(115)에서 파장에 따른 실질적으로 같은 광출력을 보여주기 때문에 마이켈슨 간섭계를 구현할 때 이상적인 간섭 패턴을 구현할 수 있다.
한편, 이하에서는 전술한 광섬유 기반 광신호 분할기(110)를 구비한 광간섭성 단층 촬영 시스템에 대래 설명하기로 한다.
도 5는 도 1의 광신호 분할기가 구비되는 광간섭성 단층 촬영 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시에예에 따른 광간섭성 단층 촬영 시스템(100)은, 전술한 광섬유 기반 광신호 분할기(110)와, 제1 광섬유(110a)의 일단부에 결합되어 광을 제공하는 광원(150)과, 제1 광섬유(110a) 및 제2 광섬유(110b)의 단부에 배치되는 콜리메이팅 렌즈(151, 153, 157)들과, 제2 광섬유(110b)의 일단부에 배치되어 제2 광섬유(110b)의 일단부에 배치되는 측정 대상(156)의 단층 이미지를 획득하는 이미지 발생부를 포함할 수 있다.
각각의 구성에 대해 설명하면, 먼저 본 실시예의 광원(150)은 제1 광섬유(110a)의 제1 광경로(111)로 광을 제공하는 부분으로서, 광의 파장이 측정 대상(156)에 적합하게 선택될 수 있도록 넓은 대역폭을 갖는 광원(150)이 적용될 수 있다.
그리고, 콜리메이팅 렌즈(151, 153, 157)는, 도 5에 도시된 것처럼, 3개 마련되며, 제1 콜리메이팅 렌즈(151)가 제3 광경로(114)를 형성하는 제1 광섬유(110a, 도 1 참조)의 타단부에 장착되고, 제2 콜리메이팅 렌즈(153)가 제4 광경로(115)를 형성하는 제2 광섬유(110b)의 타단부에 장착되며, 제3 콜리메이팅 렌즈(157)가 제2 광경로(112)를 형성하는 제2 광섬유(110b)의 일단부에 장착될 수 있다. 이러한 콜리메이팅 렌즈(151, 153, 157)를 통해서 통과된 광이 평행하게 발산될 수 있다.
제1 콜리메이팅 렌즈(151)에 인접하게 레퍼런스 미러(152)가 마련되며, 제3 광경로(114)로부터 제1 콜리메이팅 렌즈(151)로 입사된 광은 레퍼런스 미러(152)에 반사되어 다시 제3 광경로(114)로 유입될 수 있다.
그리고, 제2 콜리메이팅 렌즈(153)에 인접하게 측정 대상(156)이 마련되는데, 제2 콜리메이팅 렌즈(153)와 측정 대상(156) 사이에, 도 5에 도시된 바와 같이, 갈바노미터 미러(154) 및 집속 렌즈(155)가 배치된다. 갈바노미터 미러(154)는 회동 가능하게 장착되며, 후술할 이미지 발생부에 의해 위치 제어됨으로써 측정 대상(156)을 스캐닝하면서 측정을 수행할 수 있도록 한다.
이러한 구성에 의해서, 제4 광경로(115)로부터 제2 콜리메이팅 렌즈(153)로 입사된 광은 갈바노미터 미러(154), 집속 렌즈(155)를 거친 후 측정 대상(156)에 반사되어 다시 역방향을 따라 제4 광경로(115)로 유입될 수 있다.
이처럼, 제3 광경로(114) 및 제4 광경로(115)로 재유입된 광은 광섬유 접합 영역(113)을 거친 후 제2 광경로(112)로 이동하게 되며 이미지 발생부로 전달된다.
본 실시예의 이미지 발생부는, 제3 콜리메이팅 렌즈(157)의 측부에서 경사지게 배치되는 회절격자판(158)과 집속 렌즈(159)를 거쳐 파장별로 분산되어 이송되는 광을 촬영하는 촬영부재(160)와, 촬영부재(160)로부터 획득된 비디오 신호(아날로그 신호)를 디지털 신호로 변환하는 신호 변환부재(161)와, 디지털 신호를 신호처리에 의해서 이미지로 변환하는 신호 처리부재(162)를 포함할 수 있다.
먼저, 본 실시예의 촬영부재(160)는 Line CCD로 적용될 수 있으며, 파장별로 분산되어 이송되는 광을 통해 비디오 신호를 획득하는 역할을 한다.
그리고, 신호 변환부재(161)는 촬영부재(160)에 의해 획득된 비디오 신호를 DAQ 보드를 통해서 A/D 변환을 함으로써 비디오 신호를 디지털 신호로 변환한다.
신호 처리부재(162)는, 신호처리 프로그램이 내장된 컴퓨터 수단으로 적용될 수 있으며, 이산 푸리에 변환을 통해 디지털 신호를 이미지로 구현할 수 있다.
신호 처리부재(162)를 통해 처리된 정보를 토대로 신호 변환부재(161)를 통해서 전술한 갈바노미터 미러(154)를 주기적으로 회동시킬 수 있으며 이를 통해 측정 대상(156)의 스캐닝을 수행할 수 있다.
이러한 구성에 의해서, 반사되어 돌아온 두 광의 광경로가 일치할 때 측정 대상(156) 내부의 각 지점에서 반사계수의 차이에 의해서 기인한 간섭신호가 발생되는데, 이러한 간섭신호를 신호 처리부재(162)에 의해 푸리에 변환함으로써 측정 대상(156)의 단층 사진을 획득할 수 있다.
한편, 본 실시예의 광간섭성 단층 촬영 시스템(100)의 해상도(Δz)는 다음의 식에 의해 구할 수 있다.
Figure 112012036538428-pat00001
즉, 광원(150)의 중심파장이 단파장일수록, 그리고 광원(150)의 대역폭이 클수록 해상도는 향상된다. 이 때, 측정 대상(156)에 따라 광원(150)의 흡수와 산란의 특성이 다르기 때문에 적합한 중심파장과 넓은 대역폭을 갖는 광원(150)이 적용되는 것이 바람직하다.
한편, 도 6을 참조하여 본 실시예의 광간섭성 단층 촬영 시스템(100)의 해상도를 파악할 수 있다.
이 때, 광간섭성 단층 촬영 시스템(100)의 광원(150)으로 초연속 소스(supercontinuum source)를 사용하였는데, 이 광원은 중심파장이 1400나노미터이고, 대역폭이 550나노미터인데, 이의 경우 해상도는 ~2마이크로미터이다. 즉, 광원(150)의 중심파장에 따라, 그리고 대역폭에 따라 우수한 해상도를 얻을 수 있음을 알 수 있다.
한편, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 광간섭성 단층 촬영 시스템(100)의 광원에 따른 이미지를 나타낸 도면이다.
보다 상세하게는, 도 7a는 초발광 다이오드를 이용하여 슬라이드 글라스를 촬영한 광간섭성 단층 이미지이고, 도 7b는 초연속 소스를 이용하여 슬라이드 글라스를 촬영한 광간섭성 단층 이미지이다.
여기서 초발광 다이오드(superluminescent diode)의 중심파장은 1400나노미터이고 대역폭이 150나노미터이다. 다만, 본 실시예의 광신호 분할기(110)의 경우 동작 대역폭이 크기 때문에 초연속 소스 광원을 사용할 수 있는 반면에 종래의 광신호 분할기는 동작 대역폭이 200나노미터를 넘지 못하기 때문에 선택에 제약을 받을 수 있으며, 이에 따라 해상도에도 제약을 받아 ~8마이크로미터의 깊이 분해능을 보여준다.
다시 말해, 본 실시예의 광신호 분할기(110)의 적용을 통해, 광원(150)의 대역폭에 제한이 없어지고 고해상도의 광간섭성 단층 촬영 시스템(100)을 구현할 수 있는 것이다.
이처럼, 본 발명의 실시예에 따르면, 파장이 변화되더라도 거의 일정한 분할효율특성을 갖기 때문에 광신호 분할기(110)의 제약을 받지 않으며, 이에 따라 광원(150)에 따른 광신호 분할기(110)의 교체가 요구되지 않음으로써 종래의 번거로움을 해소할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 실시예의 광신호 분할기(110)가 구비된 광간섭성 단층 촬영 시스템(100)은, 생물학, 의학 분야뿐만 아니라 광센서 및 광통신 분야에서도 널리 사용될 수 있다. 특히, 광신호 분할기(110)를 이용하여 안과의료, 내시경 기술, 도플러 혈압 및 혈류 속도 측정 기술, 비파괴 검사를 신뢰성 있게 실행할 수 있다.
한편, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100 : 광간섭성 단층 촬영 시스템
110 : 마이크로 광섬유 기반 광신호 분할기
110a, 110b : 단일모드 광섬유
113 : 광섬유 접합 영역
120 : 슬리브
130 : 고정부
150 : 광원
151, 153, 157 : 콜리메이팅 렌즈
156 : 측정 대상
160 : 촬영부재
161 : 신호 변환부재
162 : 신호 처리부재

Claims (11)

  1. 광간섭성 단층 촬영 시스템에 구비되는 마이크로 광섬유 기반 광신호 분할기에 있어서,
    상호 꼬은 부분을 광섬유 접합 영역으로 형성하는 2개의 단일모드 광섬유;
    상기 광섬유 접합 영역을 둘러 싸도록 마련되는 슬리브; 및
    상기 슬리브 내에 주입되어 상기 슬리브에 대한 상기 광섬유 접합 영역의 위치를 고정하는 고정부;
    를 포함하며,
    상기 광섬유 접합 영역을 열을 가하면서 인장함으로써 상기 광섬유 접합 영역의 직경이 설정된 직경보다 작아지도록 하는 것을 특징으로 하는 마이크로 광섬유 기반 광신호 분할기.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고정부는 자외선 조사 시 응고되는 UV 접착제인 마이크로 광섬유 기반 광신호 분할기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광섬유 접합 영역은 3마이크로미터 이하의 직경을 갖는 마이크로 광섬유 기반 광신호 분할기.
  5. 2개의 단일모드 광섬유의 일부분끼리 상호 꼬아짐으로써 광섬유 접합 영역을 형성하는 마이크로 광섬유 기반 광신호 분할기;
    상기 2개의 단일모드 광섬유 중 제1 광섬유의 일단부에 결합되어 상기 제1 광섬유로 광을 제공하는 광원;
    상기 제1 광섬유의 타단부 또는 상기 2개의 단일모드 광섬유 중 제2 광섬유의 양단부 중 적어도 어느 하나의 부분에 마련되는 콜리메이팅 렌즈; 및
    상기 제2 광섬유의 일단부에 배치되어, 상기 제1 광섬유의 타단부 또는 상기 제2 광섬유의 타단부에 배치되는 측정 대상의 단층 이미지를 획득하는 이미지 발생부;
    를 포함하며,
    상기 광섬유 접합 영역을 기준으로, 상기 광원이 결합되는 상기 제1 광섬유의 일단부는 제1 광경로를 형성하고 타단부는 제3 광경로를 형성하며, 상기 이미지 발생부와 연동되는 상기 제2 광섬유의 일단부는 제2 광경로를 형성하고 타단부는 제4 광경로를 형성하는 광간섭성 단층 촬영 시스템.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 광섬유의 타단부에는 제1 콜리메이팅 렌즈 및 상기 제1 콜리메이팅 렌즈를 통과한 광을 다시 상기 제1 콜리메이팅으로 반사하는 레퍼런스 렌즈가 구비되고,
    상기 제2 광섬유의 타단부에는 제2 콜리메이팅 렌즈 및 상기 제2 콜리메이팅 렌즈와 이격 배치되는 상기 측정 대상이 마련되며,
    상기 광원으로부터 제공된 광이 상기 제1 광경로를 거쳐 상기 광섬유 접합 영역을 통과한 후 일부는 상기 제3 광경로를 통해 상기 제1 콜리메이팅 렌즈를 지나 상기 레퍼런스 렌즈에 반사되어 다시 상기 제3 광경로로 유입되고, 나머지 일부는 상기 제4 광경로를 통해 상기 제2 콜리메이팅 렌즈를 지나 상기 측정 대상에 반사되어 다시 상기 제4 광경로로 유입되며, 상기 제3 광경로 및 상기 제4 광경로의 유입된 광은 다시 상기 광섬유 접합 영역을 거쳐 상기 제2 광경로를 통과함으로써 상기 이미지 발생부로 제공되는 광간섭성 단층 촬영 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 콜리메이팅 렌즈와 상기 측정 대상의 사이에는 상기 광을 굴절시키는 갈바노미터 미러 및 집속 렌즈가 배치되는 광간섭성 단층 촬영 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 이미지 발생부는,
    상기 제2 광섬유의 일단부에 배치되는 제3 콜리메이팅 렌즈를 통해 파장별로 분산되어 이송되는 광을 촬영하는 촬영부재;
    상기 촬영부재로부터 획득된 비디오 신호를 디지털 신호로 변환하는 신호 변환부재; 및
    상기 디지털 신호를 신호처리에 의해서 이미지로 변환하는 신호 처리부재;
    를 포함하며,
    상기 신호 처리부재에 의해 처리된 정보를 토대로 상기 갈바노미터 미러의 각도를 조절함으로써 상기 측정 대상의 스캐닝을 수행하는 광간섭성 단층 촬영 시스템.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 광원은 초연속 소스(supercontinuum source)이거나 초발광 다이오드(superluminescent diode)인 광간섭성 단층 촬영 시스템.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 마이크로 광섬유 기반 광신호 분할기를 이용하여 안과의료, 내시경 기술, 도플러 혈압 및 혈류 속도 측정 기술, 비파괴 검사를 실행하는 광간섭성 단층 촬영 시스템.
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